DE3441201A1 - Halbleiteranordnung zum erzeugen elektromagnetischer strahlung - Google Patents

Halbleiteranordnung zum erzeugen elektromagnetischer strahlung

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Description

Halbleiteranordnung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung
Die Erfindung bezieht sich auf eine Halbleiteranordnung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung in einem aktiven sch.ich.tförmigen Halbleitergebiet, bei der das aktive Gebiet aus mindestens einer aktiven Schicht bzw. einem aktiven Draht aus einem ersten Halbleitermaterial zwischen Sperrschichten aus einem zweiten Halbleitermaterial aufgebaut ist, wobei die Strahlungsrekombinationsleistung des ersten Halbleitermaterials gegenüber dem des zweiten Halbleitermaterials hoch ist.
^ Halbleiteranordnungen zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung werden in verschiedenen Bereichen der Technik verwendet. Die vorliegende Erfindung bezieht sich insbesondere auf Halbleiteranordnungen, bei denen die erzeugte Strahlung kohärent ist, die sogenannten Halbleiter-
^ laser. Die Wellenlänge der ausgesendeten Strahlung kann dabei in dem sichtbaren Bereich des Spektrums liegen, aber auch beispielsweise in dem IR- oder UV-Bereich.
Halbleiteranordnungen der eingangs erwähnten Art sind entstanden aus dem Wunsch, Halbleiterlaser herzustellen mit einer kürzeren Wellenlänge als die bisher üblichen sogenannten Doppelhetero-Ubergang-(OH)-Laser mit einem schichtförmigen aktiven Gebiet aus beispielsweise Galliumarsen (GaAs) oder Galliumaluminiumarsenid (AlGaAs) mit einem kleineren Bandabstand, der zwischen zwei entgegen-
ίΌ gesetzt dotierten passiven Verkleidungsschichten aus einem Material mit einem grösseren Bandabstand als der des aktiven Materials liegt, wie Galliumaluminiumarsenid (AlGaAs), wobei der grössere Bandabstand die Folge eines höheren Aluminiumgehaltes ist.
Die von diesen bekannten Halbleiterlasern erzeugte Strahlung hat (in Luft) meistens eine Wellenlänge von 800 bis 900 nm. Aus mehreren Gründen ist es erwünscht, Laser herzustellen, die Strahlung mit einer kürzeren Wellen-
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länge ausstrahlen. So ist beispielsweise beim Speichern von Information in Bild- und Tonträgern (VLP, DOR, Compact-Disc) die erforderliche Oberfläche für nur eine Bitinformation dem Quadrat der Wellenlänge der Laserstrahlung umgekehrt proportional. Eine Halbierung dieser Wellenlänge bietet hier also die Möglichkeit einer Vervierfachung der Informationsdichte. Ein hinzukommender Vorteil ist, dass bei kürzeren Wellenlängen eine einfachere Optik bereits ausreicht.
In Halbleiteranordnungen der eingangs erwähnten Art können in der Schichtstruktur des aktiven Gebietes, abhängig von dem Aufbau dieser Schichtstruktur, mehrere Effekte auftreten. Ein erster Effekt der auftreten kann, ist der sogenannte "quantum-well"-Effekt.
Der "quantum-well "-Ef fekt tritt auf, wenn eine äusserst dünne Schicht aus einem ersten Halbleitermaterial zwischen zwei Schichten aus einem zweiten Halbleitermaterial mit einem grösseren Bandabstand als der des ersten Materials eingeschlossen liegt. Dies hat zur Folge, dass der effektive Bandabstand in der sehr dünnen Schicht des ersten Materials grosser und daher die Wellenlänge der erzeugten Strahlung kürzer wird. Dabei können eine oder mehrere Schichten des ersten Halbleitermaterials sich (in dem aktiven Gebiet) zwischen den Schichten des zweiten Halbleitermaterials befinden. Wenn die Schichten des ersten Halbleitermaterials sehr nahe beieinander liegen, kann der sogenannte "zonefolding"-Effekt auftreten, und zwar dadurch, dass diese Schichten eine Supergitterstruktur bilden. Der "zone-folding"'-Effekt tritt auf infolge der Supergitterstruktur und führt zu der Konversion von "indirektem" Halbleitermaterial zu, in bezug auf die Bandübergänge von Ladungsträgern,.effektivem "direkten" Halbleitermaterial. Dies erhöht die Strahlungsübergangswahrscheinlichkeit der Ladungsträger, so dass eine hohe Strahlungsdichte erreicht werden kann. Für eine Beschreibung des "quantum-well"-Effektes sei u.a. auf den Aufsatz von Holonyak et.al. in "IEEE-Journal of Quantum Electronics",Heft GE i6, 1980, Seiten 170-184 verwiesen.
Für eine Beschreibung des "zone-folding"-Effektes
PHN 10 842 9 θ44ΊζϋΊ 8.8.1984
sei auf beispielsweise den Aufsatz von Osbourn et.al. in "Applied Physics Letters1,1 Heft 41 (Ί982) Seiten 172 - 1?4 verwiesen.
Auch kann in der aktiven Schicht sogenannte "isoelektronische Dotierung" stattfinden, bei der in der Halbleiteranordnung der eingangs beschriebenen Art in dem aktiven Gebiet das erste'Halbleitermaterial in einer Drahtform oder schichtförmig angebracht ist, wobei die Abmessungen des Drahtes bzw. der Schicht, in einer Richtung senkrecht zu dem Draht bzw. der Schicht gesehen, höchstens die Dicke zweier monomolekularer Schichten des ersten Halbleitermaterials entspricht.
Eine derartige Halbleiteranordnung ist in der deutschen Patentanmeldung P 3k 11 191·3 der Anmelderin beschrieben.
In den obenstehend beschriebenen Laserstrukturen liegt eine aktive Schicht zwischen zwei Halbleiterschichten bzw. -zonen mit einem grösseren Bandabstand als der effektive Bandabstand des aktiven Gebietes. Derartige passive Halbleiterschichten, die dazu dienen, die erzeugte Strahlung möglichst innerhalb der aktiven Schicht einzuschliessen, sind in derartigen Lasern vom entgegengesetzten Leitungstyp und sind ausserdem mit Elektroden versehen. Über diese Elektroden werden Ladungsträger zugeführt, die in der aktiven Schicht die gewünschte Besetzungsinversion und damit Laserstrahlung verursachen.
Namentlich in denjenigen Fällen, in denen das aktive Gebiet eine "quantum-well"-Struktur aufweist oder durch isoelektronische Dotierung erhalten ist, können Probleme auftreten, weil die Injektion von Ladungsträgern in einer Richtung senkrecht zu den Flächen aktiven Materials mit einer hohen Strahlungsrekombinationsleistung erfolgt. Für eine einfache "quantum-well"-Struktur ist dieses Problem in dem Aufsatz "Very narrow graded-barrier single quantum well lasers grown by metal-organic chemical vapor deposition" von D. Kasemset et. al. erschienen in "Applied Physics Letters", 41 (1O), 15. November 1982, Seiten 912 - 914, erkannt. Das genannte Problem besteht darin, dass für die
injizierten Ladungsträger, die in diesen Schichten Besetzungsinversion verursachen müssen, die Einfangmöglichkeit äusserst gering ist, namentlich wenn die Schichtdicke kleiner wird als die mittlere freie Weglänge der Ladungsträger in dem betreffenden Material (der aktiven Schicht).
Für die Konfiguration mit einem einfachen "quantumwell" wird in dem genannten Aufsatz eine Lösung vorgeschlagen, bei der die aktive Schicht sich zwischen zwei Einschliess— schichten mit einem Verlauf in dem Bandabstand befindet, wobei die Einschliesschichten über einen Abstand von 220 mn eine allmähliche Zunahme in dem Bandabstand aufweisen. Dadurch tritt Streuung der Ladungsträger auf und diese werden über Rekombinationsverfahren in dem eigentlichen "quantumwell" eingefangen. Auf diese Weise ist es möglich, zu einem einfachen "quantum-well"-Laser mit einer Breite des "quantumwell" (im Falle von Galliumarsen) von 75 nm zu gelangen.
Bei Halbleiterlasern mit isoelektronisch dotierten aktiven Gebieten treten die obenstehenden Probleme in noch stärkerem,Masse auf, weil hier die aktiven Schichten (oder Drähte) höchstens zwei monomolekulare Schichten dick sind und diese Strukturen gleichsam als Grenzfall einer "quantumwell "-Struktur betrachtet werden müssen.
Die Erfindung hat nun zur Aufgabe eine Halbleiteranordnung der eingangs erwähnten Art zu schaffen, bei der ein hoher Wirkungsgrad dadurch erhalten wird, dass möglichst viele injizierte Ladungsträger zu der Besetzungsinversion in den aktiven Schichten mit hoher Strahlungsrekombinationsleistung beitragen.
Der Erfindung liegt die Erkenntnis zugrunde, dass dies dadurch erreicht werden kann, dass die zu injizierenden Ladungsträger nicht quer zu den aktiven Schichten injiziert werden, sondern dass diese sich möglichst an diesen Gebieten entlang bewegen lassen, wodurch die Möglichkeit des Einfangens vergrössert wird.
Eine Halbleiteranordnung nach der Erfindung weist dazu das Kennzeichen auf, dass das aktive Gebiet an zwei Seiten durch Halbleitergebiete vom zweiten Halbleitermaterial von einem ersten bzw. zweiten dem ersten entgegengesetzten
PHN 10 842 B °^4 ' ^υ ' 8.8. 1984
Leitungstyp begrenzt wird. ;-
Ladungsträger werden nun entweder unmittelbar in die aktiven Schichten des ersten Halbleitermaterials injiziert und verursachen Besetzungsinversion, oder in die passiven Schichten des zweiten Halbleitermaterials.
Durch den Unterschied in der Strahlungsrekombinationsleistung haben die Ladungsträger in dem passiven Material der Sperrschichten eine Lebensdauer, die viel grosser (in der GrossenOrdnung von 1000 bis 10000-fach) ist als in dem aktiven Material. Durch eine geeignete Wahl des Abstandes zwischen den begrenzten Halbleitergebieten wird nun erreicht, dass zwar eine Anzahl Ladungsträger, abhängig von der Lebensdauer dieser Ladungsträger und den Verwendungsums tänden, die ganze Strecke durch nur eine der Sperrschichten durchläuft, aber dennoch ein grosser Teil durch Zusammenstösse und andere Streuungsprozesse zu den aktiven Schichten zerstreut wird, wo sie infolge der dort geltenden kürzeren Lebensdauer rekombinieren und die gewünschte Strahlung senden.
Wie obenstehend beschrieben ist die genannte Massnahme äusserst wirksam bei Lasern vom "quantum-well"-Typ und bei Lasern, bei denen das aktive Gebiet durch isoelektronische Dotierung erhalten worden ist.
Eine bevorzugte Ausfuhrungsform einer Halbleiteranordnung nach der Erfindung weist daher das Kennzeichen auf, dass das aktive Gebiet aus einer Schichtenstruktur mit mehreren aktiven Schichten aus dem ersten Halbleitermaterial mit untereinander nahezu gleicher Dicke aufgebaut ist, die zwischen Sperrschichten vom zweiten Halbleitermaterial liegen und durch dieselben getrennt werden.
Für eine gute Laserwirkung ist es notwendig, dass die erzeugte elektromagnetische Welle in dem aktiven Gebiet eingeschlossen bleibt. Dazu befindet sich dieses Gebiet vorzugsweise zwischen zwei Gebieten mit einem niedrigeren Brechungsindex. Zum Einschliessen der elektromagnetischen Welle in lateraler Richtung sind in einer erfindungsgemässen Halbleiteranordnung die begrenzenden Halbleitergebiete vom ersten und zweiten Leitfähigkeitstyp vorzugsweise
derart hoch, dotiert, dass Degeneration auftritt. In diesem Zusammenhang wird unter Degeneration verstanden, dass eine derart hohe Verunreinigungskonzentration angebracht ist, dass der Fermi-Pegel in dem Leitungsband (η-leitende Degeneration) oder dem Valenzband (p-leitende Degeneration) liegt. Durch die sogenannte "Burstein-Verschiebung" tritt dadurch eine wirksame Verringerung des reellen Teils des Brechungsindexes in diesen Gebieten auf. Ausserdem führt die hohe Dotierung dieser Gebiete zu Superinjektion in den Schichten des ersten Halbleitermaterials, wodurch schneller Besetzungsinversion auftritt.
In der Längs- und Querrichtung können die Dimensionen derart gewählt werden, dass optimale Laserwirkung erhalten wird. So wird vorzugsweise die Dicke des aktiven
Gebietes nahezu gleich dem — -fachen der ausgestrahlten
Wellenlänge (n = Brechungsindex des zweiten Halbleitermaterials) gewählt, weil dann der optische Fluss eine optimale Verstärkung erfährt, was zu einem optimalen Wirkungsgrad führt.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen
Fig. 1 eine schematische Darstellung einer erfin— dungsgemässen Halbleiteranordnung,
Fig. 2 eine schematische Darstellung eines Bildes der Energiepegel in dem aktiven Gebiet der Anordnung nach Fig. 1 gegenüber der Richtung des Ladungsträgertransportes,
Fig. 3 bis 5 einen schematischen Schnitt durch die Anordnung nach Fig. 1 während unterschiedlicher Her-Stellungsstufen.
Die Figuren sind rein schematisch und nicht massgerecht dargestellt, wobei deutlichkeitshalber, insbesondere die Abmessungen in der Dickenrichtung stark übertrieben sind. Entsprechende Teile sind meistens mit denselben Bezugszeichen angegeben. Halbleitergebiete desselben Leitfähigkeitstyps sind in derselben Richtung schraffiert.
Fig. 1 zeigt schematisch zum Teil im Schnitt und zum Teil in schaubildlicher Darstellung eine Halbleiter-
ίο 842
201
anordnung nach der Erfindung, in diesem Fall einen Halbleiterlaser, mit einem halbisolierenden Substrat 2 aus Galliumphosphid mit einer Dicke von etwa 80 Aim und mit Abmessungen von etwa 300 /um mal etwa 250 /um. Auf diesem Substrat befindet sich ein aktives Gebiet 3 mit einer Breite von etwa 2 /um bei einer Länge von etwa 250yum. Das aktive Gebiet 3 enthält in diesem Fall eine "multi-quantum-well"-Struktur und ist abwechselnd aus aktiven Schichten K mit geringem Bandabstand und Sperrschichten 5 mit grossem Bandabstand aufgebaut. Die aktiven Schichten enthalten in diesem Beispiel Galliumphosphid und haben eine Dicke von etwa 1 nm, während die Sperrschichten aus Aluminiumphosphid bestehen und eine Dicke von etwa 6 nm aufweisen.
Die aktiven Schichten können sogar so dünn sein, dass sie nur eine oder höchstens zwei monomolekulare Schichten Galliumphosphid enthalten und eine Dicke von höchstens Ο,ό nm aufweisen. In diesem letzteren Fall ist nicht länger von einer "quantum-well"-Struktur die Rede, sondern von einer isoelektronischen Dotierung, wie dies in der genannten deutschen Patentanmeldung P Jk 11 191.3 beschrieben ist.
Nach der Erfindung wird das aktive Gebiet 3 an den Seiten durch ein erstes Halbleitergebiet 6 aus n-leitendem Aluminiumphosphid und durch ein zweites Halbleitergebiet aus p—leitendem Aluminiumphosphid begrenzt. Die beiden Halbleitergebiete sind hochdotiert und zur weiteren Kontaktierung mit hochdotierten Kontaktschichten 8 (n-leitend) bzw. 9 (p-leitend) aus Galliumphosphid versehen. Vorzugsweise begrenzen sie das Gebiet 3 über die ganze Dicke dieses Gebietes 3·
Das aktive Gebiet 3 ist ausserdem auf der Oberseite mit einer Schutzschicht 10 aus Bornitrid bedeckt. Das Material dieser Schicht IO hat einen niedrigeren Brechungsindex als der des aktiven Gebietes 3 und bildet zusammen mit dem semi-isolierenden Substrat 2 die transversale Begrenzung des Hohlraumes, in dem die elektromagnetische Strahlung erzeugt wird. Die lateralen Moden der Strahlung werden dadurch beschränkt, dass der Brechungsindex in den hochdotierten Gebieten 6 und 7 auf wirksame Weise durch die
sogenannte "Burstein-Verschiebung" verringert wird. In der Längsrichtung zum Schluss bilden die Endflächen des aktiven Gebietes 3 teilweise durchlässige Spiegel für die erzeugte Strahlung, so dass diese Strahlung den Laser 1 in einer Richtung senkrecht zu dieser Ebene verlässt. In Fig. 1 ist dies auf schematische Weise durch das Bündel 11 angegeben. Die Wellenlänge der Strahlung beträgt etwa 530 nm. Für einen optimalen Wirkungsgrad wird für die Dicke des Gebietes 3 etwa 0,2 ,um gewählt (der Brechungsindex von Aluminium-IQ phosphid beträgt etwa 2,8).
An Hand der Fig. 2 werden nun die Vorteile der Struktur der Erfindung näher erläutert. Fig. 2 zeigt ein Energiediagramm des aktiven Gebietes 3> wobei in vertikaler Richtung die Energiepegel der Ladungsträger aufgetragen sind.
In horizontaler Richtung ist der Verlauf des Leitungsbandes 12 und des Valenzbandes 13 aufgetragen für ein Material, das aus abwechselnden Schichten zweier Halbleiter mit unterschiedlichem Bandabstand entsprechend einer ähnlichen Zusammensetzung wie die des aktiven Gebietes 3 in der Anord— nung nach Fig. 1 aufgebaut ist.Die Bandabstände 1h und 15 entsprechen dabei denen der aktiven Schichten h aus Galliumphosphid bzw. der Sperrschichten 5 aus Aluminiumphosphid. Die Energiepegel sind als Flächen in einer Richtung senkrecht zu der Zeichenebene dargestellt, womit angegeben sein soll, dass diese Flächen (und die zugeordneten Energiepegel) sich über die ganze Länge des aktiven Gebietes 3 fortsetzen. Deutlichkeitshalber sei zum Schluss erwähnt, dass die Richtung der Materialänderung in Fig. 2 gegenüber der in Fig. 1 um 90° gedreht ist.
Das Gebiet 3 hat eine "multi-quantum-well"-Struktur was bedeutet, dass für die Ladungsträger (Elektronen, Löcher) infolge von Quantisierungseffekten Energiezustände hervorgerufen werden in den auf schematische Weise angegebenen Flächen 16 und 17 in den dünnen Schichten Galliumphosphiden.
Die effektive ausgestrahlte elektromagnetische Strahlung in einem derartigen Gebiet hat dann eine Wellenlänge entsprechend dem zugeordneten effektiven Bandabstand 18 (siehe Fig. Z).
Um Besetzungsinversion zu erhalten werden Ladungsträger in das aktive Gebiet injektiert. In den bisher bekannten Lasern mit einer derartigen "quantum-well"-Struktur oder mit isoelektronischen Flächen erfolgt diese Injektion in einer Richtung senkrecht zu den Flächen, in denen die Quantisierung auftritt (nämlich die aktiven Schichten 3)· Für die Elektronen bedeutete dies beispielsweise, dass sie entsprechend einer Richtung, angegeben mit einem Pfeil 19 in Fig. 2, injiziert wurden* Wie obenstehend bereits erwähnt, ist dabei die Möglichkeit des Einfangens in den aktiven Schichten 3 äusserst gering.
In der Halbleiteranordnung nach der Erfindung werden jedoch die Elektronen in der Richtung entsprechend dem Pfeil 20 injiziert. Die nicht unmittelbar in den Schichten 3 injizierten Elektronen bewegen sich dabei abhängig von der mittleren freien Weglänge während einer relativ langen Zeit in den Sperrschichten über die Pfade 21. Dabei haben sie in dem indirekten Aluminiumphosphid mit einer niedrigen, strahlungsrekombinierenden Leistung eine Lebensdauer in der GrossenOrdnung von 100 /Us, während diese in dem effektiven direkten Galliumphosphid mit einer hohen strahlungsrekombinierenden Leistung in der Grössenordnung von einigen zehn ns liegt.
Der Abstand zwischen den Halbleitergebieten 6 und ist derart gewählt worden, dass dieser unter der üblichen Betriebsspannung der Diffusionsrekombinationslänge der Ladungsträger in dem indirekten Aluminiumphosphid nahezu entspricht oder etwas weniger ist, so dass ein grosser Teil der Elektronen beim Durchlaufen der Sperrschichten über mehrere Zusammenstossmechanismen (electron-fonon-Interaktion, Streuung, usw.) zu den Halbleiterschichten aus effektivem direktem aktivem Galliumphosphid zerstreut werden. Diese Verfahren erfolgen innerhalb einer derart kurzen Zeit (in der Grössenordnung von Picosekunden), dass dies gegenüber der mittleren Lebensdauer der Ladungsträger in dem Aluminiumphosphid sowie in dem Galliumphosphid vernachlässigbar ist. Für die in das aktive Gebiet 3 injizierten Löcher gilt eine ähnliche Betrachtung wie für die Elektronen. Dadurch, dass
PHN 10 842 yr ^^^'^^'8.8. 1984
die Ladungsträger· auf die beschriebene Art und Weise gleichsam lateral injiziert werden, tritt Besetzungsinversion von Elektronen und Löchern in den quantisierten Flächen 16, 17 auf.
Ausserdem wird Besetzungsinversion dadurch bewirkt, dass sich an den Übergängen zwischen den aktiven Schichten und den Halbleitergebieten 6, 7 die Erscheinung Superinjek-ΐ. tion auftritt. So bildet beispielsweise der Übergang zwischen dem Halbleitergebiet 6 und einer aktiven Schicht 4 einen Hetero-Ubergang zwischen einem Material mit einem grossen Bandabstand und einem Material mit einem kleinen Bandabstand. Wenn an einen derartigen Hetero-Ubergang eine Vorwärtsspannung angelegt wird, gelangt der Quasi-Fermi-Pegel in dem aktiven Material 4 (wenigstens über einen kurzen Abstand) über die Oberseite des Leitungsbandes, was also örtlich zu Besetzungsinversion führt. Eine derartige Erwägung gilt für die Injektion von Löchern über den Hetero-Ubergang zwischen dem p-leitenden Gebiet 7 und den aktiven Schichten. 4. Für eine weitere Erläuterung der Erscheinung Superinjektion sei auf L.J.v.Ruyven "Phenomena at heterojunctions", erschienen in "Annual Review of Materials — Science", Heft 2, 1972, Seiten 501 - 528, insbesondere die Seiten 524 - 525 verwiesen.
Durch die hohe Dotierung mit Verunreinigungen der Gebiete 6 und 7 tritt hier eine Erhöhung des effektiven Bandabstandes und damit eine Verringerung des Brechungsindexes auf. Diese sogenannte "Burstein-Verschiebung" wird im Kapitel J.1a aus "Semiconducting HI-V Compounds", Heft 1, von C.Hilsum und A.C.Rose-Innes, namentlich auf den Seiten 173 - 174 erläutert. Durch den niedrigeren Brechungsindex in den Gebieten 6 und 7 wird der Hohlraum für die erzeugte elektromagnetische Strahlung in lateraler Richtung begrenzt.
Halbleiterlaser, wie diese in Fig. 1 beschrieben
*5 wurden, können wie folgt hergestellt werden (siehe die Fig. 3 - 5).
Ausgegangen wird von einem halb-isolierenden Galliumphosphid-Substrat 2, auf dem danach für die aktiven
PHN 10 842 y[
Gebiete 3 abwechselnd Sperrschichten 5 aus Aluminiumphosphid und aktive Schichten h aus Galliumphosphid angewachsen werden, beispielsweise durch molekulare Strahlepitaxie oder mit metallo-organischer Dampfphasenepitaxie (MOVPE-Technik), bis das aktive Gebiet die gewünschte Dicke erreicht hat (in diesem Beispiel etwa 0,2 /um). Daraufhin wird das Ganze mit einer Verkleidungsschicht 10 aus Bornitrid bedeckt. Dies kann mit ähnlichen Techniken geschehen. Damit ist die Situation nach Fig. 3 erhalten.
Dann werden in regelmässigen Abständen die schützende Schicht 10 und Teile des aktiven Gebietes 3 entfernt. Dabei wird zunächst eine photolithographische Maske 22 zum Atzen der Schicht 10 aus Bornitrid verwendet. Die durch Atzen freigelegten Teile der Halbleiteroberfläche sowie die restlichen Streifen der Schicht 10 haben eine Breite von
etwa 300 /um.
/
Nachdem an der Stelle der Offnungen in der Sch.ich.fc
10 das aktive Gebiet 3 durch Atzen entfernt ist, wird in den auf diese Weise erhaltenen Rillen hoch-dotiertes p-leitendes Aluminiumphosphid durch beispielsweise molekulare Strahlepitaxie zur Bildung der hoch-dotierten (degenerierten) Gebiete 7 angewachsen. Für eine gute Kontaktierung werden diese Gebiete 71 ebenfalls durch molekulare Strahlepitaxie mit gut leitenden, p-leitenden Galliumphosphidgebieten 9 bedeckt.
Daraufhin werden mit einer zweiten Maske die Rillen 23 geätzt, und zwar derart, dass diese eine Breite von etwa 300 /um und die zwischenliegenden restlichen aktiven Gebiete 3 eine Breite von etwa 2 /um aufweisen (siehe Fig. 4).
Die Rillen 23 werden nun wieder, auf ähnliche Weise wie obenstehend beschrieben, mit hochdotiertem n-leitendem (degeneriertem) Aluminiumphosphid 6 und Galliumphosphid 8 gefüllt. Damit ist die Anordnung nach Fig. 5 erhalten.
Zwischen zwei gestrichelten Linien 2k in Fig. 5 befindet sich nun jeweils ein Streifen des aktiven Gebietes mit einer Breite von etwa 2/um seitlich begrenzt durch hochdotierte Gebiete 6 und 7· Abhängig von der Grosse des Substrates 2, von dem ausgegangen ist, können darauf nun
ίο 842 ye
o441zUl
mehrere Laser 1 nach Figo 1 erhalten werden und zwar durch Ritzen und Brechen längs der Ebenen in der Richtung der gestrichelten Linien 2k senkrecht zu der Zeichenebene und längs der Ebenen parallel zu der Zeichenebene.
Selbstverständlich ist die Erfindung nicht beschränkt auf das obenstehend beschriebene Beispiel, sondern sind im Rahmen der Erfindung für den Fachmann mehrere Abwandlungen möglich. So können abhängig von der gewünschten Wellenlänge andere Kombinationen von Materialien in dem aktiven Gebiet gewählt werden, wie beispielsweise Galliumnitrid zwischen Galliumphosphidschichten als Sperrschichten oder Galliumarsenid zwischen Aluminiumarsenxd als Sperrschichten. Auch für die Schutzschicht 10 können andere Materialien gewählt werden wie beispielsweise Siliziumoxyd oder -nitrid.
- Leerseite -

Claims (1)

  1. PATENTANSPRÜCHE
    Π J Halbleiteranordnung zum Erzeugen elektromagnetischer Strahlung in einem·aktiven schichtförmigen Halbleitergebiet, wobei das aktive Gebiet aus wenigstens einer aktiven Schicht bzw. einem aktiven Draht aus einem ersten HaIbleitermaterial zwischen Sperrschichten aus einem zweiten Halbleitermaterial aufgebaut ist, wobei die Strahlungsrekombinationsleistung des ersten Halbleitermaterials gegenüber dem des zweiten Halbleitermaterials hoch ist, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Gebiet auf zwei Seiten durch Halbleitergebiete aus dem zweiten Halbleitermaterial von einem ersten bzw. zweiten dem ersten entgegengesetzten Leitfähigkeitstyp begrenzt ist.
    2. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Gebiet über die ganze Dicke durch Halbleitergebiete aus dem zweiten Halbleitermaterial begrenzt ist.
    3. Halbleiteranordnung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Gebiet aus einer Schichtstruktur mit mehreren aktiven Schichten aus dem ersten Halbleitermaterial unter einander nahezu gleicher Dicke aufgebaut ist, welche Schichten zwischen Sperrschichten aus dem zweiten Halbleitermaterial liegen und durch dieselben getrennt sind.
    h. Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitergebiete aus dem zweiten Halbleitermaterial, die das·aktive Gebiet begrenzen, eine derartige Dotierung aufweisen, dass von Degeneration die Rede ist. 5. Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Halbleitergebiete aus dem zweiten Halbleitermaterial von dem ersten bzw. dem zweiten Leitungstyp mit einer Kontaktschicht aus dem ersten Halbleitermaterial bedeckt sind.
    6. Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Gebiet eine Dicke hat, die der —— -fachen Wellenlänge der ausgestrahlten elektromagnetischen Strahlung nahezu entspricht, wobei η der Brechungsindex des Materials der Sperrschichten ist.
    7. Halbleiteranordnung nach einem der vorstehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die aktiven Schichten Galliumphosphid und die Sperrschichten Aluminiumphosphid enthalten.
    8. Halbleiteranordnung nach Anspruch 7» dadurch gekennzeichnet, dass das aktive Gebiet eine Dicke hat von nahezu 0,2 /um.
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